DE1752657A1

DE1752657A1 - Reibungsfreies Ziehwerkzeug mit veraenderbarer OEffnung

Info

Publication number: DE1752657A1
Application number: DE19681752657
Authority: DE
Inventors: Kennedy Clifford Freeman; Shelton Thomas Mark; Chu Hugh N
Original assignee: North American Rockwell Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1967-06-29
Filing date: 1968-06-28
Publication date: 1971-05-19
Also published as: FR1571150A; US3572078A; GB1225995A

Description

Forth. American Rockwell Corporation, El Segundo/California (USA)

Reibungsfreies Ziehwerkzeug mit veränderbarer öffnung

Die Erfindung bezieht sich auf das spitz zulaufende Aus- | gestalten langgestreckter Werkstücke, im besonderen von rohrförmigen oder massiven stangenartigen Werkstücken durch Ziehen durch eine Zienform mit veränderbarer Ziehöffnung<,

Zum spitz zulaufenden Ausgestalten von Bohren sind bisher zahlreiche Verfahren bekannt geworden. Weisen die Werkstücke eintn kreisrunden Querschnitt auf, so ist es oftmals erwünscht, den Surohmesser in Abschnitten deren Länge zu verkleinern. Bei langgestreckten Werkstücken mit verschiedenen Querschnitten, sollen oftmals

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verschiedene Abschnitte der Länge verjüngt werden, so dass sie mit einander übereinstimmen. Bei einer bekannten herkömmlichen Ausführung einer Ziehform mit veränderbarer Ziehöffnung sind zwei Sollenscheiben vorgesehen, die konkave Hüten aufweisen, die an entgegengesetzten Seiten des langgestreckten Werkstückes anliegen, wenn dieses durch die Öffnung gezogen wird. Solange die Ziehform und das Werkstück jedoch nicht in bezug auf einander gedreht werden, so ist es tatsächlich unmöglich zu vermeiden, dass das Werkstück seitlich au« der Ziehform herausdringt. Dies ist eine Folge

■κ des Umstandes, dass die von den Nuten gebildeten Bogen nicht vollständig 180° umfassen und bei dem Druck gegen das Werkstück dieses abzuplatten suchen, so dass Teile des Werkstückes sich seitlich aufbauchen. Ss ist weiterhin sehr nachteilig, dass die Kanten der konkaven Nuten in das Werkstück einzudringen suchen als Folge eines unzureichenden Spielraumes zwischen den Kanten 4er Ziehform und den einen größeren Durchmesser aufweisenden Teilen des Werkstücke*· Hierbei tritt ein Scheuern und schließlich ein Aushöhlen ein. Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, wurde versucht, die Kanten der Ziehform konvex auszugestalten· Hierbei wird jedoch die lager-

W fläche verkleinert, die das Werkstück umschließen soll» damit die besten Ergebnisse erreioht werden können· Diese Maßnahmen erhöhen jedooh die Gefahr, dass das Werkstück seitlich aus der Ziehform herausgepresst wird, so dass bei Erfüllung genauer Normen der Alias c hu β β ziemlich groß wird. Um die genannten Nachteile zu vermelden, wurde eine Vorrichtung vorgeschlagen» die die Ziehform und das Werkstück in bezug auf einander dreht· Absehen davon, dass βölοhe Vorrichtungen kompliziert und teuer sind, benötigen sie zusätzlich Baum und vergrößern die Gefahr eines mechanischen 7ersagens bei dem Ziehvorgang·

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Eine andere Ziehvorrichtung mit einer veränderbaren Ziehöffnung _{weist me}h_rere zylindrische Hollen auf, die an dem einen Ende mit Ziehnuten versehen sind, deren Tiefe verändert werden kann. Die Zylinder sind so angeordnet, dasβ deren Nuten zusammenwirkend eine veränderbare Ziehöffnung bilden. Da die Achsen der Zylinder in bezug auf die Ziehöffnung exzentrisch angeordnet sind, so ist die Kräfteverteilung mangelhaft, es wird ein kompliziertes Getriebe benötigt, und es treten heftige Erschütterungen auf. Werden die Teile der Ziehform so angeordnet, dass die das Werkstück vollständig umschließen, so erfolgt zwischen den Zylindern eine Gleitbewegung und eine starke Reibung. In Gegensatz zu einem Hollkontakt % verhindert dieser Gleitkontakt, dass das Ziehen mit hoher Güte durchgeführt werden kann.

Mit der Erfindung werden die oben angeführten Schwierigkeiten beseitigt.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen ist die
Fig„1 eine Vorderansicht einer Ziehvorrichtung mit vier Schei-

benziehformen,
fig.2 eine schaubildliche Darstellung der einzelnen Teile für *

eine Scheibe der Ziehform mit dem Zahnradantrieb für diese, Fig.3 eine Darstellung der Stelle, an der die vier Ziehscheiben

zusammenstoßen und die veränderbare Ziehöffnung bilden, Figc4 eine schaubildliche Darstellung eines Abschnittes eines

Werkstückes, das mit der Torrichtung nach der Fig.1 bearbeitet worden ist,
Fig.5 ein Ausschnitt aus einer Vorderansicht einer weiteren

einstellbaren Ziehvorrichtung mit drei Ziehscheiben, Fig.6 eine schaubildliche Darstellung eines Werkstückes, das

mit der Vorrichtung nach der Pig.5 bearbeitet worden ist, 109821/0503

Fig.7 eine schematische Darstellung einer Einrichtung zum Ausziehen einer fortlaufenden Länge eines Werkstückes ohne Reibung.

Nachstehend verden bevorzugte Ausführungsforten der Erfindung beschrieben. Die iig.1 zeigt die wesentlichen Bauteile einer einstellbaren Ziehformanordnung 12, die eine Ausführungsform der Erfindung darstellt. Pie JFig.1 zeigt die Anordnung 12 aus den Gehäuse 14 entfernt, das mit einem nioht dargestellten Wagen oder Schlitten verbunden werden kann· Sie Ziehanordnung 12 weist Tier parallele und in gleichen Abständen angeordnete Zahnstangen 20 auf, die an einem nicht dargestellten gemeinsamen Rahmen befestigt werden können« Die Zahnstangen 20 kämmen mit den Zähnen von vier einander gleichen Zahnrädern 25· Die Zahnräder 25 sind so angeordnet, dass die Ebene des einen Zahnrades die Ebenen der beiden benachbarten Zahnräder senkrecht schneidet. Wie am besten aus der Pig.2 zu ersehen ist, ist jedes Zahnrad 25 mittels eines Zapfens 32 mit einer Antriebswelle 30 fest verbunden. Am entgegengesetzten Ende einer jeden Antriebswelle 30 ist ein Lagerzapfen 34 vorgesehen, der jede Welle 30 mit einer kreisrunden Ziehformsoheibe 40 verbindet. Wie aus der Pig.1 zu ersehen ist, liegen jeweils zwei der vier Scheiben und zwar die Scheiben 41 und 43 sowie 45 und 47 in derselben Ebene, welche Ebenen senkrecht auf einander stehen.

Die Pig.3 zeigt die Stelle, an der die vier Seheiben zusammenstoßen, wobei jede Scheibe 40 am Umfang 50 am Umfang 50 naoh außen zu spitz zuläuft, wie bei 52 dargestellt· Zwischen den konvergierenden Umfangeflächen 52 einer jeden Seheibe befindet sich eine, einen Bogen von 90° umfassende Vertiefung 55. Die einzelnen Vertiefungen 55 schließen sioh an einander an und bilden zusammen eine Ziehöffnung 56, deren Weite in noch zu beschreibender Weise

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verändert werden > jxol, so dass ein Werkstück 60 mit der gewünschten Verjüngung versehen werden kann. Die öffnung 56 umschließt das Werkstück 60 im wesentlichen vollständig, d.h., die zwisohen den einzelnen Vertiefungen 55 befindliche Spalte sind vernachlässigbar klein. Die Scheiben 40 werden synchron gedreht, zu welchem Zweck die Zahnstangen 20 zugleich bewegt werden können, oder der nicht dargestellte Wagen oder Schlitten der Einrichtung wird über ortsfeste Zahnstangen bewegt. Bei dieser Drehung stehen die konvergierenden Flächen 52 benachbarter Soheiben 40 in rollendem Kontakt mit einander. Bei dieser Aueführungsform der Erfindung weisen die M Vertiefungen 55 den gleichen Umriss auf, wobei die Tiefe sich von einem Höchstwert zu einem Mindestwert verändert. Wie aus der ?ig.1 zu ersehen ist, bilden alle Vertiefungen 55 an den Teilen mit der geringsten Tiefe eine Ziehöffnung 56, in der das Bohr 60 bis zu einem kleinsten Durohmesser verformt wird· Die Stellen mit der größten Tiefe liegen entgegengesetzt zu den Stellen mit der gerinst en Tiefe· Die Scheiben 40 weisen den gleichen Winkelabstand von einander auf, und deren gerade Ebenen schneiden eine durch die Mitte der Ziehöffnung 56 verlaufende gerade linie· Der Winkelabstand zwischen je zwei benachbarten Scheiben brauoht nicht der gleiche zu sein. Werden die Soheiben so angeordnet, dass deren Ebenen sich durch die Mitte der Ziehöffnung 56 erstrecken, so werden die Kräfte auf das Bohr 60 aus mehreren Richtungen ausgeübt. Durch Vermeiden einer exzentrischen Einwirkung von Kräften auf das Bohr wird eins Erschütterung d&x Scheiben, ein starkes Durchbiegen und eine Belastung im wesentlichen verhindert.

Wird die obenbeechriebene Einrichtung naoh der Erfindung zum Einschnüren eines rohrförmigen oder masslvtn stangenartigtn Werkstückes verwendet, so wird das Werkstück unter Spannung bsi

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einer etwas oberhalb der Streokgrense dee Materials, aus dem das

Werkstück besteht, liegenden Belastung gehalten. Eine für diesen Zweok geeignete Einrichtung ist in der am 10.Mär2 1967 eingereich-, ten amerikanischen Patentanmeldung Vr« 622 168 beschrieben, die auf die Anmelderin der vorliegenden Erfindung übertragen worden ist· Ein nicht dargestellten Wagen bewegt die Ziehvorrichtung 12 auf ortsfesten Zahnstangen 20, so dass die Scheiben 40 sich synohron drehen. Wenn die Scheiben 40 eich drehen, so verändert sich beständig die Weite der öffnung 56, wodurch am Werkstück eine vorherbestimmte Verjüngung erzeugt wird· Die fig«4 zeigt ein Werkstückteil 60, das mit einer sich stetig* verändernden Verengung versehen worden ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Vertiefungen 55 nicht am gesamten Umfang der Scheiben 40 eine veränderliche liefe aufzuweisen brauchen sondern ein gewissen Abschnitten eine gleichbleibende Tiefe aufweisen können sowie Seile mit einem abgestuften Umriss. Bei dieser Anordnung werden auf das Werkstück biaziale Kräfte ausgeübt, d«h· eine Zugkraft längs der Achse des Werkstückes und eine Druckkraft von den Scheiben gegen den Umfang des Werkstückes· Das Werkstück kann durch Zurechtschneiden mit einer Länge versehen werden, die dem Umfang der Ziehformscheiben entspricht. In diesem falle würde bei einer einzigen Umdrehung der Ziehformsohelben das gesamte Werkstück mit der gewünschten form versehen werden kennen· lach einer Arbeitsfolge kann das fertige Werketuok entfernt und durch ein neues sureohtgeeohnittenes Werkstück ersetzt werden· Bs kann auoh vorgesehen, dass die Tiefe der luten oder Vertiefungen sieh periodisch nach einem bestimmten Sohesia verändert, so dass mit einer vollständigen Umdrehung ^h si bei. r ,rere gleiohe Werkstüokabsohnitte geformt werden

können.

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Die Fig·5 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung mit drei kreisrunden Ziehscheiben 61, 62 und 63, von denen jeweils zwei Scheiben einen Winkel von 120° bilden. Wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform schneiden die Ebenen der Scheiben eine durch die Achse der Ziehöffnung 65 verlaufende gerade Linie. Die Ziehscheiben sind am Umfang an beiden Seiten abgeschrägt, und die Flächen 67 der Abschrägungen bilden mit der Ebene der Scheiben jeweils einen Winkel von 60°. An einander angrenzende Abschrägungeflächen können jede gewünschte Neigung aufweisen, solange beide Abschrägungswinkel zusammen 120° betragen. Die Scheiben sind in μ der Mitte des Außenrandes mit im wesentlichen gleichen ebenen

Umfangsflächen 68 versehen. Mit diesen Ziehscheiben kann ein einen dreieckigen Querschnitt aufweisendes Werkstück mit einer Einschnürung versehen werden, wie in der Fig·6 dargestellt. Die die Ziehöffnung begrenzenden Umfangsflächen 68 schließtn sich an einander an und bilden zusammen die Ziehöffnung 65, deren Weite verändert werden kann· Ss wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der flachen oder ebenen Wandungen des mit einer Einschnürung zu versehenden Werkstückes von der Ansah! der benutzten Ziehscheiben bestimmt wird· Bei Verwendung von acht Ziehscheiben kann jedes Werkstück mit einem achteckigen Querschnitt versehen werden. In gewissen Fällen kann es wirtschaftlich oder erwünscht sein, in einem hohlen Werkstock einen Dorn anzuordnen, der die Innenwandung eines fertigen Werkstückes bestimmt. Wird jedoch das Werkstück unter Spannung gehalten, so besteht keine lotwendigkeit für die Verwendung eines Dorne als eine Abstützung gegen eine Abplattung oder einen Riss. Die Ziehscheiben sind an den Außenseite am Umfang als Kegelzahnräder ausgestaltet (71), wobei je zwei Kegelzahnräder benachbarter Scheiben mit einanden Kämmen, so dass alle drei

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Zieheeheiben eich gemeinsam und in Gleichlauf drehen, wenn eine Scheibe angetrieben wird. Ee ist daher nur ein· einzige Antriebewelle 73 vorgesehen, die an einer einzigen Ziehacheibe 63 befestigt ist. Die von der Antriebewelle 73 bewirkte Drehung der Scheibe 63 überträgt sich auf die Soheiben 61 und 62, so dasβ alle drei Scheiben sich zugleich im Gleichlauf drehen. Ee wird darauf hingewiesen, dass der in der Pig·1 dargestellte Antrieb mit mehreren Zahnstangen und Antriebswellen auch bei der Anordnung nach der Pig·5 benutzt r/erden kann, und umgekehrt könnten auch die Tier Ziehscheiben nach der lig»1 an der Außenseite und am Hand als Kegelzahnräder ausgestaltet werden, die mit einander kämmen, so dass die Tier Scheiben sich zugleich im Gleichlauf drehen. Obwohl bei den beschriebenen beiden Aueführungsformen der Erfindung alle Scheiben am Umfang entweder konkav oder eben auegestaltet sind, so können jedoch bei Tier Ziehscheiben je zwei gegenüberstehende Umfangsflächen eben bezw· konkav ausgestaltet werden, wobei das Werkstück mit einem unregelmäßigen Querschnitt vereehen wird. Ber Benutzung von mehr ale zwei Ziehscheiben wird die bisher bestehende Gefahr Termieden, dass die Kanten der Ziehscheiben in dae Werkstück eindringen.

Bei der Einrichtung nach dar Erfindung wird auch die Reibung zwischen der Außenseite des zu bearbeitenden Werketückee und den Zieheeheiben vermindet, so dass ein Steuern Termieden wird. Die Fig·7 zeigt in schematiaoher Darstellung eine Anlage 80, mit der ein fortlaufend zugeftihrtea Werkatüok 81 mit Einschnürungen oder Yerengungen versehen werden kann im Gegensatz zu der oban beschriebenen Bearbeitung vorher zugeschnittener Werketückabaohnitta· Das zu bearbeitende rohrfOrmige oder massive etangenförmige Werkstück iet auf einer Vorratsrolle 83 aufgewickelt und wird Ton dieser duroh eine Reibungekopfziehvorrichtung 85 abgezogen.

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Das Werkstück 81 ν- _α zuerst durch eine Vorspannungseinrichtung 87 gezogen, die z,., aus zwei hydraulisch betätigten Vorspannungsblöcken bestehen kann, die auf das Werkstück 81 von entgegengesetzten Seiten aus durch Reibung einwirken. Die programmierte Spannung kann überwacht und reguliert werden mittels eines geeigneten Reglers 89» der mit einer herkömmlichen Einrichtung zum Messen der Spannung ausgestattet ist. Das Werkstück wird durch die Ziehvorrichtung 91 mit einer sich verändernden Ziehöffnung hindurchgezogen, welche Ziehvorrichtung mindestens drei sich im Gleichlauf drehende Ziehscheiben von der in den Figureni oder 5 dargestellten Ausfüh- m rung aufweist. Die Ziehvorrichtung 91 wird nicht von einem Wagen verschoben oder bewegt sondern bleibt ortsfest. Stattdessen bewegt sich das Werkstück 81 in bezug auf die ortsfeste Ziehvorrichtung 91· Die Ziehvorrichtung 91 wird von einer einzelnen Antriebswelle 95 betrieben, die mit einem Getriebe 99 in Verbindung steht. Ebenso wird die Ziehvorrichtung 85 von einer Antriebswelle 97 angetrieben, die gleichfalls mit dem Getriebe 99 in Verbindung steht. Die Drehungen der Wellen 95 und 97 werden vom Getriebe 99 βο auf einander abgestimmt, dass die Geschwindigkeit, mit der das Werkstück 81 von der Ziehvorrichtung 85 gezogen wird, immer gleich der Um- " fangsgeschwindigkeit der Ziehscheiben 92 ist. Durch dies· Maßnahme wird jedes Gleiten und Reiben vermieden, so daes keine Reibung auftritt. Der Hauptvorzug dieser Anordnung ist darin zu sehen, dass ein Scheiern vermieden wird.

Das die Ziehvorrichtung 85 verlassende bearbeitet· Werkstück 81 wird durch eine herkömmliche Sägeeinrichtung gele itet, in der das Werkstück 81 in Abschnitte mit einer vorherbestimmten Länge zerschnitten wird.

Bei der Einrichtung nach der Erfindung braucht weder

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BAD ORIGINAL

das Werkstück um seine Achse noch die Ziehvorrichtung um die Achse der Ziehöffnung gedreht zu werden, so dass kein komplizierter und teurer Antrieb für diesen Zweck benötigt wird· Aue der vorstehenden Beschreibung ist zu ersehen, dass mit der Hinrichtung nach der Erfindung Rohre mit verschiedenen Einschnürungen und Querschnitten versehen werden können, ohne dass das Werkstück zerschabt oder mit Vertiefungen versehen wird·

Sie Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sondern wird allein durch die beiliegenden Patentansprüche abgegrenzt·

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

1» Ziehwerkzeug zum Formen langgestreckter Werkstücke, gekennzeichnet durch einen tragenden Aufbau, durch mindestens drei mit Abstand von einander angeordneter kreisrunder Ziehscheiben, die im tragenden Aufbau mit einander verbunden sind, und dadurch gekennzeichnet, dass die Ziehscheiben am Umfang so ausgestaltet sind, dass eine im wesentlichen ununterbrochene Ziehöffnung gebildet wird, daes die Ebenen der Ziehscheiben eine durch die Mitte der Ziehöffnung verlaufende gerade Linie Schneiden, und dass Mittel vorgesehen sind, die die Ziehscheiben bei der Bearbeitung eines Werkstückes im Gleichlauf drehen.

2ρ Ziehwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formenden Heile am Umfang der Ziehscheiben eine sich verändernde Tiefe aufweisen, wodurch eine Ziehöffnung gebildet wird, deren Weite sich verändert.

3β Ziehwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziehscheiben in gleichen Winkelabständen angeordnet sind«

4· Ziehwerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsflachen der Zieheoheiben im Querschnitt eben sind, so dass ein Werkstück mit einem vieleokigen Querschnitt versehen wird.

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5o Ziehwerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die formenden Flächen am Umfang der Ziehscheiben konkav ausgestaltet sind, so dass ein Werkstück mit einem kreisrunden Querschnitt versehen wird.

6ο Ziehwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche» dadurch gekennzeichnet, dass jede Ziehscheibe an den entgegengesetzten Seiten an der Umfangskante mit abgeschrägten Flächen versehen ist, wobei diese abgeschrägten Flächen benachbarter Ziehscheiben φ mit einander in rollendem Kontakt stehen.

7ο Ziehwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ziehscheiben drehenden Mittel aus Kegelzahnrädern bestehen, zu denen die abgeschrägten Flächen an den Ziehscheiben ausgestaltet sind, wobei benachbarte Kegelzahnräder mit einander kämmen, so dass bei der Drehung einer Ziehscheibe die anderen Ziehscheiben gleichfalls gedreht werden.

8· Ziehwerkzeug nach Anspruch b, dadurch gekennzeichnet, dass die die Ziehscheiben drehenden Mittel aus Antriebswellen bestehen, die mit den betreffenden Ziehscheiben in Verbindung stehen, und dass alle Antriebswellen mit einer gemeinsamen Antriebseinrichtung verbunden sind, die die Antriebswellen zugleich antreibt.

9· Ziehwerkzeug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vier Ziehscheiben vorgesehen sind.

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